蘭姆波器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供蘭姆波器件及其制造方法，能夠高精度地測定壓電基板的厚度，能夠容易地得到目標諧振特性。本發(fā)明的一個實施方式的蘭姆波器件具有壓電功能層（110）和支承體（120）。壓電功能層具有壓電基板（11）、IDT電極（12）以及切口部（14）。IDT電極配置在壓電基板的表面上。切口部（14）設(shè)置在壓電基板上，包含連接壓電基板的表面與背面之間的階梯面（140）。支承體具有支承面（201）和腔部（23）。支承面與壓電基板的背面接合，隔著切口部（14）露出到壓電基板的表面?zhèn)?。腔部與支承面相鄰設(shè)置，隔著壓電基板而與IDT電極相對。
【專利說明】蘭姆波器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用蘭姆波(Lamb wave)的蘭姆波器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在便攜設(shè)備的電波接收發(fā)送中使用聲表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)濾波器、壓電薄膜諧振器(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator)。SAW濾波器例如主要使用3GHz以下的頻帶，F(xiàn)BAR例如主要使用1.6GHz以上的頻帶。由于在下一代便攜電話中使用
3.5GHz頻帶的電波，因此，在下一代用途的濾波器元件中，與現(xiàn)有的濾波器(2GHz頻帶)相t匕，要求高頻化。為了應(yīng)對這種要求，正在進行蘭姆波器件的開發(fā)。
[0003]蘭姆波與聲表面波同樣，由形成在壓電基板上的IDT(叉指換能器,inter digitaltransducer)電極進行激勵。不同之處在于，SAff是在基板表面?zhèn)鞑サ牟?，與此相對，蘭姆波是在基板的表面和背面反復(fù)反射進行傳播的波。在蘭姆波器件中，具有壓電基板越薄，傳播速度越快的性質(zhì)。例如，SAW的傳播速度大約為4000m/s，與此相對，在壓電基板的厚度為Iym以下的情況下，蘭姆波的傳播速度為6000m/s以上。
[0004]在蘭姆波器件中，壓電基板的厚度大幅影響傳播速度，當壓電基板的厚度變化時，傳播速度變化，諧振頻率也偏移。因此，在制造蘭姆波型諧振器時，為了得到目標諧振特性，需要高精度地管理壓電基板的厚度。
[0005]例如在下述專利文獻I中記載有如下的蘭姆波型高頻器件:在壓電基板的一個面上形成有IDT電極，在壓電基板的另一個面上形成有用于調(diào)整諧振頻率的調(diào)整膜。并且，在下述專利文獻2中記載有如下技術(shù):為了抑制由于壓電體薄膜的溶解而導(dǎo)致的厚度變動，選擇該壓電體薄膜的結(jié)晶方位，使得壓電體薄膜的位于支承體側(cè)的表面針對氫氟酸的蝕刻速率足夠緩慢。
[0006]【專利文獻I】日本特開2008-98974號公報
[0007]【專利文獻2】日本特開2010-220204號公報
[0008]但是，在上述專利文獻I記載的結(jié)構(gòu)中存在如下問題:不僅需要管理壓電基板，而且需要管理調(diào)整膜的厚度。并且，在上述專利文獻2記載的方法中，材料的選擇自由度窄，壓電特性也可能受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于以上這種情況，本發(fā)明的目的在于，提供一種蘭姆波器件及其制造方法，能夠高精度地測定壓電基板的厚度，能夠容易地得到目標諧振特性。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方式的蘭姆波器件具有壓電功能層和支承體。
[0011]上述壓電功能層具有壓電基板、IDT電極以及切口部。上述壓電基板具有第I面和與上述第I面相對的第2面。上述IDT電極配置在上述第I面上。上述切口部設(shè)置在上述壓電基板上，包含連接上述第I面與上述第2面之間的階梯面。
[0012]上述支承體具有支承面和腔部。上述支承面與上述第2面接合，隔著上述切口部露出到上述第I面?zhèn)取Ｉ鲜銮徊颗c上述支承面相鄰設(shè)置，隔著上述壓電基板而與上述IDT電極相對。
[0013]在本發(fā)明的一個方式的蘭姆波器件的制造方法中，在層疊于支承體的規(guī)定厚度的壓電基板上形成切口部，利用上述切口部測定上述壓電基板的厚度，在上述壓電基板的表面形成電極間隔根據(jù)上述壓電基板的厚度而設(shè)定的IDT電極。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是概略地示出本發(fā)明的第I實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0015]圖2是圖1中的[A]_[A]線方向剖視圖。
[0016]圖3是示出128Y-LN基板的相位速度特性的圖。
[0017]圖4是上述蘭姆波器件的主要部分剖視圖。
[0018]圖5是說明上述蘭姆波器件的制造方法的步驟剖視圖。
[0019]圖6是概略地示出本發(fā)明的第2實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0020]圖7是圖6中的[B]-[B]線方向剖視圖。
[0021]圖8是概略地示出切割線的壓電基板的俯視圖。
[0022]圖9是切割前后的蘭姆波器件的主要部分剖視圖。
[0023]圖10是概略地示出本發(fā)明的第3實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0024]圖11是圖10中的[C]-[C]線方向剖視圖。
[0025]圖12是上述蘭姆波器件的主要部分放大圖。
[0026]圖13是概略地示出本發(fā)明的第4實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0027]圖14是圖13中的[D]-[D]線方向剖視圖。
[0028]圖15是示出上述蘭姆波器件的主要部分的制作步驟的剖視圖。
[0029]圖16是說明變形例的蘭姆波器件的制造方法的步驟剖視圖。
[0030]圖17是說明變形例的蘭姆波器件的制造方法的步驟剖視圖。
[0031]圖18是示出變形例的蘭姆波器件的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0032]標號說明
[0033]11:壓電基板；12 =IDT 電極;14、24、34、44:切口部；15a、15b:外部連接端子；21:支承基板；22:接合層；23:腔部；44:填充材料；100、200、300、400:蘭姆波器件；110:壓電功能層；120:支承體；201:支承面。
【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明的一個實施方式的蘭姆波器件具有壓電功能層和支承體。
[0035]上述壓電功能層具有壓電基板、IDT電極以及切口部。上述壓電基板具有第I面和與上述第I面相對的第2面。上述IDT電極配置在上述第I面上。上述切口部設(shè)置在上述壓電基板上，包含連接上述第I面與上述第2面之間的階梯面。
[0036]上述支承體具有支承面和腔部。上述支承面與上述第2面接合，隔著上述切口部露出到上述第I面?zhèn)?。上述腔部與上述支承面相鄰設(shè)置，隔著上述壓電基板而與上述IDT電極相對。
[0037]在上述蘭姆波器件中，由于在壓電基板上設(shè)置有包含連接第I面與第2面之間的階梯面的切口部，因此，能夠利用該階梯面高精度地測定壓電基板的厚度。由此，能夠穩(wěn)定地制造具有期望諧振特性的蘭姆波器件。
[0038]壓電基板的厚度的測定方法沒有特別限定，典型地，使用觸針式階梯計來測定壓電基板的厚度。并且，在壓電基板與支承體的接合界面處的光學特性滿足規(guī)定條件的情況下，也能夠采用使用照相機的圖像處理或使用光學式凹凸測定器等的厚度測定方法。
[0039]典型地，在使用上述切口部測定壓電基板的厚度后，在壓電基板的第I面上形成IDT電極。此時，根據(jù)壓電基板的厚度評價來設(shè)定IDT電極的電極間距。蘭姆波的諧振頻率(Fr)與傳播速度(V)、波長(λ)之間具有Fr=V/λ的關(guān)系。壓電基板越薄，蘭姆波的傳播速度(V)越大。根據(jù)上述蘭姆波器件，能夠高精度地測定壓電基板的厚度，因此，通過根據(jù)壓電基板的厚度對IDT電極的電極間距進行調(diào)整，能夠容易地得到目標諧振頻率。
[0040]也可以是，上述壓電基板的第I面具有與上述腔部相對的第I區(qū)域和包圍上述第I區(qū)域的外側(cè)的第2區(qū)域。該情況下，上述IDT電極配置在上述第I區(qū)域中，上述切口部設(shè)置在上述第2區(qū)域中。由此，能夠避免由于存在切口部而損害蘭姆波的傳播特性。
[0041]切口部的形式?jīng)]有特別限定，可以是貫通壓電基板的貫通孔，也可以是形成在壓電基板的面內(nèi)或周緣的槽部或階梯部。上述貫通孔的開口部的形狀包括圓形、矩形及其它幾何學的形狀。開口部的開口寬度(包括開口直徑)沒有特別限定，能夠根據(jù)基板厚度的測定手法而任意設(shè)定。例如，在使用觸針式階梯計來測定壓電基板的厚度的情況下，還要基于觸針的大小，開口寬度例如為30 μ m以上即可。
[0042]也可以是，上述切口部設(shè)置在壓電基板上的多個位置。由此，在壓電基板具有厚度分布的情況下，也能夠穩(wěn)定地形成具有能夠得到目標諧振頻率的電極間距的IDT電極。
[0043]也可以是，上述蘭姆波器件還具有外部連接端子，上述外部連接端子配置于上述切口部，與上述IDT電極電連接。該情況下，外部連接端子不是支承在壓電基板上，而是支承在支承體的支承面上。由此，在形成外部連接端子時或安裝到外部電路基板時作用于壓電基板的外力被緩和，因此，能夠防止壓電基板的損壞。
[0044]也可以是，上述壓電功能層還具有填充層，上述填充層填充于上述切口部，由熱膨脹系數(shù)比上述壓電基板的熱膨脹系數(shù)小的材料形成。由此，能夠抑制由于溫度變化而導(dǎo)致的壓電基板的膨脹或收縮，能夠緩和諧振頻率的溫度依賴特性。
[0045]在本發(fā)明的一個實施方式的蘭姆波器件的制造方法中，在層疊于支承體的規(guī)定厚度的壓電基板上形成切口部，利用上述切口部測定上述壓電基板的厚度，在上述壓電基板的表面形成電極間隔根據(jù)上述壓電基板的厚度而設(shè)定的IDT電極。
[0046]在上述蘭姆波器件的制造方法中，由于根據(jù)使用切口部測定出的壓電基板的厚度來決定IDT電極的電極間距，因此，能夠穩(wěn)定地制造具有目標諧振頻率的蘭姆波器件。
[0047]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0048]<第I實施方式>
[0049]圖1和圖2是示出本發(fā)明的一個實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的概略圖，圖1是俯視圖，圖2是圖1中的[A]-[A]線方向的剖視圖。在各圖中，X、Y、Z的各軸方向表示相互正交的3個軸方向，Z軸方向相當于蘭姆波器件的厚度方向(高度方向)。
[0050][全體結(jié)構(gòu)]
[0051]本實施方式的蘭姆波器件100具有壓電功能層110和支承體120。在本實施方式中，蘭姆波器件100構(gòu)成為在便攜設(shè)備接收發(fā)送用濾波器中使用的蘭姆波型諧振器。
[0052]壓電功能層110具有壓電基板11和IDT電極12。支承體120具有支承基板21和接合層22。支承體120以能夠由IDT電極12進行激勵的方式支承壓電基板11。下面，對各部的詳細情況進行說明。
[0053](壓電基板)
[0054]壓電基板11由壓電材料構(gòu)成，在本實施方式中，使用鉭酸鋰(LT)、鈮酸鋰(LN)等的壓電性單晶材料。除此之外，作為壓電材料，可以應(yīng)用氮化鋁(A1N)、氧化鋅(ZnO)、鋯鈦酸鉛(PZT)等。壓電基板11的厚度沒有特別限定，在本實施方式中大約為Iy m。
[0055]典型地，通過研磨等對規(guī)定厚度的基板進行薄化處理而形成壓電基板11，但是，除此之外，也可以由通過濺射法等成膜的壓電薄膜構(gòu)成。
[0056]( IDT 電極)
[0057]IDT電極12配置在壓電基板11的表面IlA(第I面)，具有一對梳形電極12a、12b。梳形電極12a、12b分別具有多個電極指13a、13b，一個電極指13a和另一個電極指13b以隔開規(guī)定間隔交替排列的方式相互相對配置。根據(jù)壓電基板11的厚度、被激勵的蘭姆波的傳播速度、壓電功能層110的諧振頻率等，設(shè)定電極指13a、13b的間隔(電極間距P)。電極指13a、13b的數(shù)量不限于圖示例子，也可以由更多根數(shù)構(gòu)成。
[0058]典型地，電極間距P為被激勵的蘭姆波的波長的二分之一(λ /2)。在設(shè)蘭姆波的波長和傳播速度(相位速度)分別為λ [m]和V[m/s]時，蘭姆波器件100 (壓電功能層110)的諧振頻率Fr [Hz]滿足下述關(guān)系。
[0059]Fr=V/λ …(I)
[0060]另一方面，壓電基板越薄，蘭姆波的傳播速度越大，越是高階模式，該傾向越顯著。通常，通過與壓電基板的厚度和波長之比即板厚比(厚度/波長)之間的關(guān)系來表示蘭姆波的傳播速度。作為一例，圖3示出128Υ (128°旋轉(zhuǎn)Y切)-LN基板的相位速度特性。在該例子中，板厚比0.2時的蘭姆波(Al模式)的相位速度為13072 [m/s]。
[0061]構(gòu)成IDT電極12的一對梳形電極12a、12b中的一個梳形電極例如與輸入輸出端子連接，另一個梳形電極例如與接地端子連接。雖然未圖示，但是壓電功能層110可以具有反射由IDT電極12激勵的蘭姆波的反射器。該情況下，反射器以夾著IDT電極12的方式分別配置在IDT電極12的兩側(cè)。
[0062](支承體)
[0063]支承體120具有支承壓電功能層110的支承基板21、以及對壓電功能層110與支承基板21之間進行接合的接合層22。
[0064]支承基板21由能夠支承壓電功能層110的具有適度強度或剛性的材料形成。作為這種材料，典型地采用硅，但是，除此之外，也可以采用金屬、玻璃、藍寶石、塑料等的各種材料。支承基板21的厚度例如大約為300 μ m。
[0065]典型地，接合層22可以應(yīng)用粘接劑，除此之外，也可以應(yīng)用金屬焊料、粘接帶等的各種材料。作為粘接劑，可使用紫外線固化樹脂、熱固化性樹脂、熱塑性樹脂、感壓型粘接劑
坐寸ο
[0066]接合層22形成支承體120的支承面201，與壓電基板11的與表面IIA相對的背面IlB (第2面)接合。接合層22形成為矩形環(huán)狀。由此，形成由壓電基板11的背面11B、支承基板21的表面和接合層22的內(nèi)周面劃分的腔部23。
[0067]腔部23與支承面201相鄰設(shè)置，隔著壓電基板11而與IDT電極12相對。S卩，腔部23形成用于使壓電基板11以規(guī)定諧振頻率振動的自由空間。在設(shè)與腔部23相對的壓電基板11的區(qū)域為壓電基板11的第I區(qū)域111時，在該第I區(qū)域111的表面IlA側(cè)分別配置IDT電極12的電極指13a、13b。另一方面，包圍第I區(qū)域111的環(huán)狀區(qū)域為壓電基板11的第2區(qū)域112，該第2區(qū)域112相當于由支承體120 (接合層22)支承的區(qū)域。
[0068]腔部23的高度根據(jù)接合層22的厚度而設(shè)定為適當值，例如為I μ m。除此之外，也可以在由接合層22包圍的支承基板21的表面區(qū)域中形成適度深度的凹部。由此，能夠?qū)⑶徊?3的高度調(diào)整為任意大小。
[0069]可以根據(jù)需要而省略接合層22。S卩，支承基板21可以直接與壓電基板11接合。該情況下，支承基板21構(gòu)成支承體120，與壓電基板11接合的支承基板21的表面形成支承體120的支承面201。并且，在上述情況下，腔部23由形成在支承基板21的表面上的凹部、開口或孔構(gòu)成。
[0070](切口部)
[0071]如(I)式所示，根據(jù)蘭姆波的傳播速度(V)和波長(λ )決定蘭姆波器件的諧振頻率(Fr)，根據(jù)IDT電極12的電極指13a、13b的電極間距P (圖2)設(shè)定波長(λ )。S卩，蘭姆波型諧振元件的頻率特性分別獨立地依賴于壓電基板11的厚度、IDT電極的電極間距。
[0072]但是，高精度地管理壓電基板的厚度并不容易，為了得到目標厚度的壓電基板，無法避免加工成本的增加和生產(chǎn)性的低下。并且，當壓電基板的厚度在面內(nèi)出現(xiàn)偏差時，傳播速度(V)變動，很難得到期望的諧振頻率。
[0073]因此，在本實施方式中，實際測定壓電基板的厚度，根據(jù)其實測值調(diào)整IDT電極的電極間距，從而得到具有目標諧振頻率的蘭姆波器件。
[0074]S卩，在本實施方式的蘭姆波器件100中，壓電功能層110具有切口部14。切口部14設(shè)置在壓電基板11上，包含連接壓電基板11的表面IlA與背面IlB之間的階梯面140。
[0075]在本實施方式中，切口部14設(shè)置在壓電基板11的第2區(qū)域112中，由貫通壓電基板11的貫通孔構(gòu)成。因此，支承體120的支承面201的一部分隔著切口部14而露出到壓電基板11的表面?zhèn)取?br> [0076]切口部14用于測定壓電基板11的厚度。由于切口部14形成在壓電基板11的第2區(qū)域112中，因此，切口部14的底部對應(yīng)于支承體120的支承面201，因此，通過測定階梯面140的高度(切口部14的深度)，能夠高精度地取得壓電基板11的厚度數(shù)據(jù)。結(jié)果，能夠根據(jù)壓電基板11的厚度來預(yù)測諧振頻率的偏差并掌握應(yīng)該調(diào)整的量，由此，通過設(shè)定IDT電極12的電極間距P，能夠抑制制作出的蘭姆波型諧振元件的偏差。
[0077]在本實施方式中，通過利用觸針式階梯計測定切口部14的階梯面140，測定壓電基板11的厚度。由此，能夠高精度地測定壓電基板11的厚度而不依賴于支承面201的光學性質(zhì)。
[0078]例如在使用光干涉式階梯計來測定切口部的深度的情況下，在從切口部露出的支承體的表面為透明體或樹脂的情況下，由于光的透射、吸收等而很難得到規(guī)定以上的反射光強度，無法進行高精度的階梯測定。另一方面，根據(jù)觸針式階梯計，能夠進行高精度的階梯測定而不會受支承體的光學特性影響。[0079]切口部14的開口部形成為大致矩形，但是不限于此，也可以形成為其它幾何學形狀。例如，切口部14的開口部也可以形成為如圓、橢圓、長圓等那樣一部分包含圓弧的形狀、星形、十字形狀等的符號形狀。切口部14的開口部的大小(開口寬度)只要是階梯計的觸針能夠進入切口部14的內(nèi)部的大小即可，沒有特別限定，例如為30μπι以上。
[0080]切口部14的形成方法沒有特別限定，可以應(yīng)用蝕刻、激光加工、機械加工等的各種表面加工技術(shù)。切口部14的階梯面140根據(jù)加工方法而具有不同形式，但是，可以如圖4的(A)所示是與壓電基板11的表面垂直的階梯面141，也可以如圖4的(B)所示是以規(guī)定角度傾斜的錐狀的階梯面142。
[0081]另外，根據(jù)加工方法，與垂直狀的階梯面141相比，有時優(yōu)選錐狀的階梯面142。例如，在針對LT基板或LN基板而通過干蝕刻法形成階梯面垂直的開口部的情況下，有時在開口部的周緣部再次堆積(再次沉積)蝕刻反應(yīng)物。該情況下，由于上述周緣部的附著物的原因，很難高精度地測定該開口部的階梯。另一方面，在這種基板上形成階梯面為錐狀的開口部的情況下，能夠抑制堆積物再次附著到開口部的周緣部，能夠提高階梯的測定精度。
[0082]另外，切口部14的階梯面的表面性狀由于加工方法而變化。例如，在基于切割機的加工中，加工面粗糙，容易引起開口部周緣的碎屑。該情況下，很難進行高精度的階梯測定。另一方面，根據(jù)干蝕刻加工，能夠使加工面比較平滑，很難引起開口部周緣的碎屑。因此，能夠進行高精度的階梯測定，能夠高精度地測定壓電基板11的厚度。
[0083]切口部14的位置沒有特別限定，但是，通過在IDT電極12的附近設(shè)置切口部14，能夠高精度地測定IDT電極12的配置區(qū)域的壓電基板11的厚度。并且，通過在第2區(qū)域112中形成切口部14，能夠防止對在第I區(qū)域111中傳播的蘭姆波器件100的傳播特性造成影響。
[0084]本實施方式的蘭姆波器件100具有多個切口部14。如圖1和圖2所示，多個切口部14以夾著IDT電極12的方式分別設(shè)置在壓電基板11的第2區(qū)域112中。由此，能夠更高精度地測定壓電基板11的厚度，并且，能夠進行考慮到厚度偏差的IDT電極的電極間距調(diào)整。
[0085]多個切口部14分別可以是相互相同的形狀，也可以是不同的形狀。并且，大小也沒有特別限定，能夠根據(jù)各個切口部14的形狀和位置等進行適當設(shè)定。
[0086]如上所述，在本實施方式的蘭姆波器件100中，在壓電基板11上設(shè)置包含連接壓電基板11的表面IlA與背面IlB之間的階梯面140 (141、142)的切口部14，因此，能夠利用該階梯面而高精度地測定壓電基板11的厚度。由此，能夠穩(wěn)定地制造具有期望諧振特性的蘭姆波器件。
[0087][制造方法]
[0088]接著，對如上所述構(gòu)成的蘭姆波器件100的制造方法進行說明。在本實施方式中，蘭姆波器件100以晶圓級同時制作多個元件，在制作后按照每個元件進行單片化(芯片化)。
[0089]圖5的(A)?(F)是說明本實施方式的蘭姆波器件100的制造方法的每一個元件的概略步驟剖視圖。
[0090]首先，如圖5的(A)所示，準備比較厚的晶圓狀的壓電基板11W。作為壓電基板11W，例如使用LT基板或LN基板。壓電基板IlW的厚度沒有特別限定，采用能夠進行處理的程度的適度厚度，例如使用0.3mm的壓電基板。[0091]接著，如圖5的(B)所示，在壓電基板IlW的背面?zhèn)刃纬森h(huán)狀的接合層22。作為接合層22，例如使用樹脂系粘接材料。厚度成為形成腔部23所需要的厚度(例如I μ m)。
[0092]接著，如圖5的(C)所示，壓電基板IlW隔著接合層22而層疊在同樣是晶圓狀的支承基板21W的表面上。作為支承基板21W，例如使用厚度為300 μ m的硅基板。
[0093]接著，如圖5的(D)所示，壓電基板IlW薄化為規(guī)定厚度(例如I μ m)。由此，制作薄膜構(gòu)造的壓電基板11W。典型地，壓電基板IlW的薄化處理使用CMP(Chemical MechanicalPolishing)法。
[0094]接著，如圖5的(E)所示，在由接合層22支承的壓電基板IlW上的區(qū)域(第2區(qū)域112)中形成貫通壓電基板IlW的切口部14。
[0095]在本實施方式中，通過干蝕刻法形成切口部14。作為蝕刻裝置，使用等離子體蝕刻裝置(愛發(fā)科(ULVAC)公司制NLD)，作為蝕刻氣體，使用C3F8與Ar的混合氣體。蝕刻條件沒有特別限定，但是，舉出一例時，等離子體形成用的高頻功率為600W (13.56MHz)，基板偏置為300W，處理壓力為0.66Pa，蝕刻氣體Ar的流量為80sccm，蝕刻氣體C3F8的流量為20sccm。
[0096]在形成切口部14時，預(yù)先在壓電基板IlW上形成規(guī)定抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模對壓電基板IlW進行蝕刻。切口部14被加工成形成錐狀的階梯面142 (參照圖4的(B))，由此，能夠抑制蝕刻材料再次堆積到切口部14的開口周緣部。作為這種階梯面142的形成方法，例如可舉出如下方法:以抗蝕劑開口部的大小隨著蝕刻的進行而逐漸擴大的方式形成抗蝕劑掩模。
[0097]接著，利用形成的切口部14測定壓電基板IlW的厚度。
[0098]切口部14貫通壓電基板11W，并且切口部14的底部由接合層22形成，因此，切口部14的階梯(切口部14的深度)相當于壓電基板IlW的厚度。因此，通過測定切口部14的階梯，能夠測定該切口部14的形成位置處的壓電基板IlW的厚度。
[0099]接著，在壓電基板IlW的規(guī)定位置(第I區(qū)域111)形成根據(jù)測定出的壓電基板IlW的厚度而設(shè)定的電極間隔(電極間距)的IDT電極12。由此，能夠制作具有目標頻率特性的蘭姆波器件100。
[0100]具體而言，根據(jù)測定出的壓電基板IlW的厚度估算得到期望頻率特性的蘭姆波的波長(λ )。由于IDT電極12的電極指13a、13b間的間隔(電極間距)相當于二分之一波長(入/2)，因此，能夠根據(jù)計算出的波長λ決定電極間距。
[0101]進而，通過利用設(shè)置在壓電基板IlW的面內(nèi)的多個部位的多個切口部14，能夠得知壓電基板Iiw的厚度的面內(nèi)分布。由此，能夠按照每個區(qū)域形成電極間距不同的多個IDT電極12。
[0102]關(guān)于這種作用效果，在以晶圓級制作元件時，能夠按照每個元件區(qū)域設(shè)定最佳的電極間距?；蛘?，在I個元件區(qū)域中配置有多個IDT電極的蘭姆波器件中，能夠根據(jù)按照IDT電極的每個配置區(qū)域測定出的壓電基板的厚度，按照每個區(qū)域設(shè)定最佳的電極間距。
[0103]如上所述，壓電基板通過研磨或研削處理而薄化為規(guī)定厚度(例如I μ m)，但是，容易由于研磨偏差而在基板面內(nèi)產(chǎn)生厚度偏差。以128Y-LN基板為例時，假定基板中心的厚度為1.0 μ m,基板外周部的厚度為0.8 μ m。當將諧振頻率設(shè)定為3.5GHz時，通過設(shè)基板中心的波長為2.95 μ m，基板外周的波長為3.95 μ m，Al模式的蘭姆波的傳播速度如圖3所示，在基板中心為10320m/s，在基板外周部為13825m/s。這樣，能夠在一張基板(晶圓)中實現(xiàn)期望的濾波器特性。
[0104]IDT電極12的制作方法沒有特別限定。例如，能夠采用在壓電基板的表面形成的電極層上形成抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模進行圖案蝕刻的方法。或者，也可以采用在壓電基板的表面形成的抗蝕劑掩模上形成電極層后，去除上述抗蝕劑掩模的方法(提離法)。
[0105]IDT電極12例如由Al、Al_Cu合金、Cu、Ru、Pt、Au、Ta、T1、Cr等的金屬材料形成。IDT電極12的厚度沒有特別限定，例如為0.2μπι。構(gòu)成IDT電極12的金屬膜能夠通過各種方法形成，例如可以應(yīng)用濺射法、真空蒸鍍法、離子鍍法等。該情況下，IDT電極12的結(jié)構(gòu)材料可以殘留在切口部14上，也可以制作覆蓋切口部14的抗蝕劑掩模，從而制作IDT電極12。
[0106]在形成IDT電極12后，實施必要的后處理。然后，按照各個元件區(qū)域?qū)弘娀錓lW進行切割(單片化)。作為后處理，可舉出外部連接端子的形成、保護膜的形成等。
[0107]如上所述制作出蘭姆波器件100。根據(jù)本實施方式，根據(jù)使用切口部14測定出的壓電基板11的厚度來決定IDT電極12的電極間距，因此，能夠穩(wěn)定地制造具有目標諧振頻率的蘭姆波器件。
[0108]〈第2實施方式〉
[0109]圖6和圖7是示出本發(fā)明的第2實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的概略圖。圖6是示出晶圓級的相鄰的2個元件區(qū)域的俯視圖，圖7是圖6中的[Β]-[Β]線方向的剖視圖。并且，圖8是晶圓狀態(tài)的壓電基板的俯視圖。
[0110]在各圖中，Χ、Υ、Ζ的各軸方向表示相互正交的3個軸方向，Z軸方向相當于蘭姆波器件的厚度方向(高度方向)。下面，主要對與第I實施方式不同的結(jié)構(gòu)進行說明，對與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)標注相同標號，省略或簡化其說明。
[0111]本實施方式的蘭姆波器件200具有壓電功能層210和支承體220。壓電功能層210具有壓電基板Iiw (11)、IDT電極12、切口部24。
[0112]與第I實施方式同樣，切口部24用于測定壓電基板IlW的厚度并估算IDT電極12的電極間距P。切口部24由直線的槽部或階梯部形成，形成在壓電基板IlW的第2區(qū)域112中。在本實施方式中，切口部24沿著相鄰的多個蘭姆波器件200之間的邊界部形成，更具體而言，沿著切割線L形成。
[0113]切口部24包含連接壓電基板11的表面與背面之間的階梯面240。切口部24例如通過干蝕刻法形成,階梯面240例如形成為錐狀。
[0114]切口部24形成為比切割刀片(切割刃)的寬度大的寬度。例如在使用30μπι寬的刀片進行切割的情況下，切口部24的寬度例如設(shè)定為50 μ m左右。由此，能夠抑制切割時壓電基板IlW的破損。圖9的(A)、(B)是示出切割前后的壓電基板IlW與支承基板21W的層疊基板的主要部分的放大剖視圖。
[0115]另外，切口部24還兼具切割線L的作用，因此，形成在壓電基板IlW的表面IlA的整個區(qū)域內(nèi)，但是，由于由支承體220支承，因此，壓電基板IlW的強度低下不會成為問題。
[0116]在本實施方式中，沿著切割線L形成切口部24，因此，能夠在元件區(qū)域的整周的任意位置測定壓電基板IlW的厚度。由此，能夠高精度地測定IDT電極12的電極間距。
[0117]在如上所述構(gòu)成的本實施方式的蘭姆波器件200中，也能夠得到與上述第I實施方式相同的作用效果。即，在本實施方式中，由于在壓電基板IIW (11)上設(shè)置切口部24，因此，能夠利用其階梯面240而高精度地測定壓電基板IlW (11)的厚度。由此，能夠穩(wěn)定地制造具有期望諧振特性的蘭姆波器件。
[0118]〈第3實施方式〉
[0119]圖10和圖12是示出本發(fā)明的第3實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的概略圖。圖10是示出晶圓級的相鄰的2個元件區(qū)域的俯視圖，圖11是圖10中的[C]-[C]線方向的剖視圖。并且，圖12是上述蘭姆波器件的主要部分放大剖視圖。
[0120]在各圖中，X、Y、Z的各軸方向表示相互正交的3個軸方向，Z軸方向相當于蘭姆波器件的厚度方向(高度方向)。下面，主要對與第I實施方式不同的結(jié)構(gòu)進行說明，對與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)標注相同標號，省略或簡化其說明。
[0121]本實施方式的蘭姆波器件300具有壓電功能層310和支承體320。壓電功能層310具有壓電基板Iiw (11)、IDT電極12、切口部34。
[0122]與第I實施方式同樣，切口部34用于測定壓電基板IlW的厚度并估算IDT電極12的電極間距P。切口部34由直線的槽部或階梯部形成，形成在壓電基板IlW的第2區(qū)域112中。在本實施方式中，切口部34設(shè)置在相互相鄰的2個蘭姆波器件300的邊界部，以連接一個蘭姆波器件300的IDT電極12 (梳形電極12a)與另一個蘭姆波器件300的IDT電極12 (梳形電極12b)之間的方式形成為帶狀。
[0123]切口部34包含連接壓電基板11的表面與背面之間的階梯面340。切口部34例如通過干蝕刻法形成，階梯面340例如形成為錐狀。
[0124]外部連接端子15a、15b分別設(shè)置在連接梳形電極12a、12b的上表面與切口部34的底部(支承層22的表面)之間的引出布線14a、14b上。引出布線14a、14b例如由Al、Al_Cu合金、Cu、Ru、Pt、Au、Ta、T1、Cr等的金屬材料形成。外部連接端子15a、15b例如由Au的柱凸塊、球凸塊或楔凸塊構(gòu)成。如圖12所示，也可以在引出布線14a、14b與外部連接端子15a、15b之間設(shè)置Ti/Au層等的基底層16。由此，能夠提高兩者間的緊密貼合性。
[0125]切口部34形成為貫通壓電基板IlW的深度。因此，壓電基板IlW的基底層即支承體320 (接合層22)的表面從切口部34露出。外部連接端子15a、15b形成在該露出的支承體320的表面上，因此，能夠緩和在制作外部連接端子15a、15b時或安裝到外部電路基板時作用于壓電基板IlW的外力或機械沖擊，能夠防止壓電基板IlW (11)的損壞。
[0126]S卩，在外部連接端子15a、15b的制作中使用鍵合工具(毛細管)的情況下，凸塊被按壓到基底基板上而形成。在本實施方式中，由于外部連接端子15a、15b支承在切口部34底部的支承體320上，因此，在制作外部連接端子15a、15b時，壓電基板IIW不會從鍵合工具承受荷重，由此，能夠防止壓電基板IlW的損壞。
[0127]并且，在外部連接端子15a、15b以倒裝片方式安裝在外部電路基板上的情況下，來自貼片機(安裝機)的按壓力作用于元件。在本實施方式中，由于外部連接端子15a、15b支承在切口部34底部的支承體320上，因此，能夠避免安裝荷重直接作用于壓電基板11，由此，能夠抑制壓電基板11的損壞。
[0128]〈第4實施方式〉
[0129]圖13和圖14是示出本發(fā)明的第4實施方式的蘭姆波器件的結(jié)構(gòu)的概略圖，圖13是俯視圖，圖14是圖13中的[D]-[D]線方向的剖視圖。下面，主要對與第I實施方式不同的結(jié)構(gòu)進行說明，對與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)標注相同標號，省略或簡化其說明。
[0130]本實施方式的蘭姆波器件400與第I實施方式的不同之處在于，在切口部14的內(nèi)部填充有填充材料44。根據(jù)本實施方式的蘭姆波器件400，能夠抑制由于溫度變化而引起的壓電基板的膨脹或收縮，能夠緩和諧振頻率的溫度依賴特性。
[0131]作為填充材料44，例如可使用SiO2那樣熱膨脹系數(shù)比壓電基板11的熱膨脹系數(shù)小的材料。在壓電基板11由LT基板構(gòu)成的情況下，具有抑制由于熱負荷而引起的LT基板的熱膨脹，抑制由于溫度而引起的特性變動的效果。作為填充材料44，不限于SiO2，例如可以采用SiN等。
[0132]特別地，在本實施方式中，切口部14設(shè)置在IDT電極12的兩側(cè)，填充材料44嵌入蘭姆波的傳播方向。由此，能夠提高溫度補償效果。
[0133]圖15是說明將填充材料44填充到切口部14的填充方法的概略步驟圖。如圖15的(A)所示，在利用切口部14進行的壓電基板11的厚度測定結(jié)束后，在壓電基板11的表面整個區(qū)域中形成SiO2膜44?(圖15的(B))。然后，通過對壓電基板11的表面進行研磨，在切口部14內(nèi)填充填充材料44 (圖15的(C))。
[0134]在上述第3和第4實施方式中，為了測定壓電基板11的厚度而形成的切口部14、34能夠在形成IDT電極12后作為其它構(gòu)造部發(fā)揮功能。并且，能夠通過與第I實施方式相同的步驟制作第2~第4實施方式的蘭姆波器件。
[0135]以上說明了本發(fā)明的實施方式，但是，本發(fā)明不僅限于上述實施方式，當然能夠在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)施加各種變更。
[0136]例如 ，在以上的各實施方式中，支承壓電基板的支承體由支承基板21和接合層22構(gòu)成，但是不限于此，例如也可以采用圖16和圖17所示的元件構(gòu)造。
[0137]圖16是說明支承體的腔部由支承基板的貫通孔形成的蘭姆波器件的制造方法的概略步驟剖視圖。規(guī)定厚度的壓電基板51層疊在支承體50的表面上之后，壓電基板51薄化為規(guī)定厚度(圖16的(A)、(B))。接著，在壓電基板51的規(guī)定位置，依次形成基板厚度測定用的切口部54和根據(jù)測定出的厚度來調(diào)整電極間距的IDT電極52 (圖16的(C)、(D))。然后，在IDT電極52正下方的支承體50內(nèi)形成腔部53后，使包覆腔部53的罩55與支承體50的背面接合(圖16的(E)、(F))。
[0138]圖17是說明具有在支承基板60表面的接合層67中嵌入犧牲層66后溶解去除犧牲層66而形成的腔部63的蘭姆波器件的制造方法的概略步驟剖視圖。犧牲層66形成在壓電基板61的背面，在層疊到支承基板60時，在接合層67的內(nèi)部嵌入犧牲層66(圖17的(A)、(B))。接著，壓電基板61薄化為規(guī)定厚度后，形成基板厚度測定用的切口部64 (圖17的(C)、(D))。此時，切口部64形成為其一部分到達犧牲層66。然后，根據(jù)使用切口部64測定的壓電基板61的厚度測定結(jié)果制作IDT電極62后，經(jīng)由切口部64溶解去除犧牲層66(圖 17 的(E)、(F))。
[0139]并且，如圖18所示，也可以在IDT電極12的周圍形成多個圓形的切口部74，通過這種結(jié)構(gòu)，也能夠得到與上述相同的作用效果。
【權(quán)利要求】
1.一種蘭姆波器件，其中， 該蘭姆波器件具有壓電功能層和支承體， 所述壓電功能層具有壓電基板、IDT電極以及切口部，所述壓電基板具有第I面和與所述第I面相對的第2面，所述IDT電極配置在所述第I面上，所述切口部設(shè)置在所述壓電基板上，包含連接所述第I面與所述第2面之間的階梯面， 所述支承體具有支承面和腔部，所述支承面與所述第2面接合，隔著所述切口部露出到所述第I面?zhèn)?，所述腔部與所述支承面相鄰設(shè)置，隔著所述壓電基板而與所述IDT電極相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波器件，其中， 所述第I面具有與所述腔部相對的第I區(qū)域和包圍所述第I區(qū)域的外側(cè)的第2區(qū)域， 所述IDT電極配置在所述第I區(qū)域中， 所述切口部設(shè)置在所述第2區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波器件，其中， 所述切口部是具有圓形或矩形的開口部的貫通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蘭姆波器件，其中， 所述貫通孔具有30 μ m以上的開口寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波器件，其中， 所述切口部是直線的槽部或階梯部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波器件，其中， 所述切口部包含多個切口部， 所述多個切口部設(shè)置在所述壓電基板上的多個位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波器件，其中， 所述蘭姆波器件還具有外部連接端子，該外部連接端子配置于所述切口部，與所述IDT電極電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波器件，其中， 所述壓電功能層還具有填充于所述切口部的填充層， 所述填充層由熱膨脹系數(shù)比所述壓電基板的熱膨脹系數(shù)小的材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蘭姆波器件，其中， 所述支承面包含設(shè)置于所述支承體的粘接材料層。
10.一種蘭姆波器件的制造方法，其中， 在層疊于支承體的規(guī)定厚度的壓電基板上形成切口部， 利用所述切口部測定所述壓電基板的厚度， 在所述壓電基板的表面形成電極間隔根據(jù)所述壓電基板的厚度而設(shè)定的IDT電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蘭姆波器件的制造方法，其中， 在形成所述切口部的步驟中，通過干蝕刻法形成所述切口部。
【文檔編號】H03H9/25GK103532513SQ201310130405
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】高橋智之, 入枝泰成, 中村健太郎 申請人:太陽誘電株式會社